汽车理论matlab作业.docx

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汽车理论matlab作业

一、确定一轻型货车的动力性能。

1）绘制汽车驱动力与行驶阻力平衡图；

2）求汽车最高车速与最大爬坡度；

3）绘制汽车行驶加速度倒数曲线；用计算机求汽车用Ⅱ档起步加速行驶至70km/h所需

的加速时间。

已知数据略。

（参见《汽车理论》习题第一章第3题）

解题程序如下:

用Matlab语言

（1）绘制汽车驱动力与行驶阻力平衡图

m1=2000;m2=1800;mz=3880;

g=9.81;r=0.367;CdA=2.77;f=0.013;nT=0.85;

ig=[5.562.7691.6441.000.793];i0=5.83;

If=0.218;Iw1=1.798;Iw2=3.598;

Iw=2*Iw1+4*Iw2;

fori=1:

69

n（i）=（i+11）*50;

Ttq（i）=-19.313+295.27*（n（i）/1000）-165.44*（n（i）/1000）^2+40.874*（n（i）/1000）^3-3.8445*（n（i）/1000）^4;

end

forj=1:

5

fori=1:

69

Ft（i,j）=Ttq（i）*ig（j）*i0*nT/r;

ua（i,j）=0.377*r*n（i）/（ig（j）*i0）;

Fz（i,j）=CdA*ua（i,j）^2/21.15+mz*g*f;

end

end

plot（ua,Ft,ua,Ff,ua,Ff+Fw）

title（'汽车驱动力与行驶阻力平衡图'）;

xlabel（'ua（km/h）'）;

ylabel（'Ft（N）'）;

gtext（'Ft1'）

gtext（'Ft2'）

gtext（'Ft3'）

gtext（'Ft4'）

gtext（'Ft5'）

gtext（'Ff+Fw'）

（2）求最大速度和最大爬坡度

fork=1:

175

n1（k）=3300+k*0.1;

Ttq（k）=-19.313+295.27*（n1（k）/1000）-165.44*（n1（k）/1000）^2

+40.874*（n1（k）/1000）^33.8445*（n1（k）/1000）^4;

Ft（k）=Ttq（k）*ig（5）*i0*nT/r;

ua（k）=0.377*r*n1（k）/（ig（5）*i0）;

Fz（k）=CdA*ua（k）^2/21.15+mz*g*f;

E（k）=abs（（Ft（k）-Fz（k）））;

end

fork=1:

175

if（E（k）==min（E））

disp（'汽车最高车速='）;

disp（ua（k））;

disp（'km/h'）;

end

end

forp=1:

150

n2（p）=2000+p*0.5;

Ttq（p）=-19.313+295.27*（n2（p）/1000）-165.44*（n2（p）/1000）^2+40.874*（n2（p）/1000）

^3-3.8445*（n2（p）/1000）^4;

Ft（p）=Ttq（p）*ig

（1）*i0*nT/r;

ua（p）=0.377*r*n2（p）/（ig

（1）*i0）;

Fz（p）=CdA*ua（p）^2/21.15+mz*g*f;

af（p）=asin（（Ft（p）-Fz（p））/（mz*g））;

end

forp=1:

150

if（af（p）==max（af））

i=tan（af（p））;

disp（'汽车最大爬坡度='）;

disp（i）;

end

end

汽车最高车速=99.0679km/h

汽车最大爬坡度=0.3518

（3）计算2档起步加速到70km/h所需时间

fori=1:

69

n（i）=（i+11）*50;

Ttq（i）=-19.313+295.27*（n（i）/1000）-165.44*（n（i）/1000）^2+40.874*（n（i）/1000）^3-3.8445*（n（i）/1000）^4;

end

forj=1:

5

fori=1:

69

deta=1+Iw/（mz*r^2）+If*ig（j）^2*i0^2*nT/（mz*r^2）;

ua（i,j）=0.377*r*n（i）/（ig（j）*i0）;

a（i,j）=（Ttq（i）*ig（j）*i0*nT/r-CdA*ua（i,j）^2/21.15

-mz*g*f）/（deta*mz）;

if（a（i,j）<=0）

a（i,j）=a（i-1,j）;

end

if（a（i,j）>0.05）

b1（i,j）=a（i,j）;

u1（i,j）=ua（i,j）;

else

b1（i,j）=a（i-1,j）;

u1（i,j）=ua（i-1,j）;

end

b（i,j）=1/b1（i,j）;

end

end

x1=u1（:

1）;y1=b（:

1）;

x2=u1（:

2）;y2=b（:

2）;

x3=u1（:

3）;y3=b（:

3）;

x4=u1（:

4）;y4=b（:

4）;

x5=u1（:

5）;y5=b（:

5）;

plot（x1,y1,x2,y2,x3,y3,x4,y4,x5,y5）;

title（'加速度倒数时间曲线'）;

axis（[0120030]）;

xlabel（'ua（km/h）'）;

ylabel（'1/aj'）;

gtext（'1/a1'）

gtext（'1/a2'）

gtext（'1/a3'）

gtext（'1/a4'）

gtext（'1/a5'）

fori=1:

69

A=ua（i,3）-ua（69,2）;

if（A<1&A>0）

j=i;

end

B=ua（i,4）-ua（69,3）;

if（B<2&B>0）

k=i;

end

if（ua（i,4）<=70）

m=i;

end

end

t=ua（1,2）*b（1,2）;

forp1=2:

69

t1（p1）=（ua（p1,2）-ua（p1-1,2））*（b（p1,2）+b（p1-1,2））*0.5;

t=t+t1（p1）;

end

forp2=j:

69

t2（p2）=（ua（p2,3）-ua（p2-1,3））*（b（p2,3）+b（p2-1,3））*0.5;

t=t+t2（p2）;

end

forp3=k:

m

t3（p3）=（ua（p3,4）-ua（p3-1,4））*（b（p3,4）+b（p3-1,4））*0.5;

t=t+t3（p3）;

end

t=t+（ua（j,3）-ua（69,2））*b（69,2）+（ua（k,4）-ua（69,3））*b（69,3）

+（70-ua（m,4））*b（m,4）;

tz=t/3.6;

disp（'加速时间='）;

disp（tz）;

disp（'s'）;

加速时间=29.0585s

二、计算与绘制题1中货车的1）汽车功率平衡图；

2）最高档与次高档的等速百公里油耗曲线。

已知数据略。

（参见《汽车理论》习题第二章第7题）

解题程序如下:

用Matlab语言

m1=2000;m2=1800;mz=3880;g=9.81;

r=0.367;CdA=2.77;f=0.013;nT=0.85;

ig=[5.562.7691.6441.000.793];

i0=5.83;If=0.218;Iw1=1.798;Iw2=3.598;

n1=[8151207161420122603300634033804];

Iw=2*Iw1+4*Iw2;

nd=400;Qid=0.299;

forj=1:

5

fori=1:

69

n（i）=（i+11）*50;

Ttq（i）=-19.313+295.27*（n（i）/1000）-165.44*（n（i）/1000）^2+40.874*（n（i）/1000）^3-3.8445*（n（i）/1000）^4;

Pe（i）=n（i）*Ttq（i）/9549;

ua（i,j）=0.377*r*n（i）/（ig（j）*i0）;

Pz（i,j）=（mz*g*f*ua（i,j）/3600.+CdA*ua（i,j）^3/76140.）/nT;

end

end

plot（ua,Pe,ua,Pz）;

title（'汽车功率平衡图）'）;

xlabel（'ua（km/h）'）;

ylabel（'Pe,Pz（kw）'）;

gtext（'I'）

gtext（'II'）

gtext（'III'）

gtext（'IV'）

gtext（'V'）

gtext（'P阻'）

forj=1:

5

fori=1:

8

Td（i）=-19.313+295.27*（n1（i）/1000.0）-165.44*（n1（i）/1000.0）^2+40.874*（n1（i）/10

00.0）^3-3.8445*（n1（i）/1000.0）^4;

Pd（i）=n1（i）*Td（i）/9549;

u（i,j）=0.377*n1（i）*r/（ig（j）*i0）;

end

end

b

（1）=0.17768*Pd

（1）^4-5.8629*Pd

（1）^3+72.379*Pd

（1）^2-416.46*Pd

（1）+1326.8;

b

（2）=0.043072*Pd

（2）^4-2.0553*Pd

（2）^3+36.657*Pd

（2）^2-303.98*Pd

（2）+1354.7;

b（3）=0.0068164*Pd（3）^4-0.51184*Pd（3）^3+14.524*Pd（3）^2-189.75*Pd（3）+1284.4;

b（4）=0.0018555*Pd（4）^4-0.18517*Pd（4）^3+7.0035*Pd（4）^2-121.59*Pd（4）+1122.9;

b（5）=0.00068906*Pd（5）^4-0.091077*Pd（5）^3+4.4763*Pd（5）^2-98.893*Pd（5）+1141.0;

b（6）=0.00035032*Pd（6）^4-0.05138*Pd（6）^3+2.8593*Pd（6）^2-73.714*Pd（6）+1051.2;

b（7）=0.00028230*Pd（7）^4-0.047449*Pd（7）^3+2.9788*Pd（7）^2-84.478*Pd（7）+1233.9;

b（8）=-0.000038568*Pd（8）^40.00075215*Pd（8）^3+0.71113*Pd（8）^245.291*Pd（8）

+1129.7;

u1=u（:

1）';

u2=u（:

2）';

u3=u（:

3）';

u4=u（:

4）';

u5=u（:

5）';

B1=polyfit（u1,b,3）;

B2=polyfit（u2,b,3）;

B3=polyfit（u3,b,3）;

B4=polyfit（u4,b,3）;

B5=polyfit（u5,b,3）;

forq=1:

69

bh（q,1）=polyval（B1,ua（q,1））;

bh（q,2）=polyval（B2,ua（q,2））;

bh（q,3）=polyval（B3,ua（q,3））;

bh（q,4）=polyval（B4,ua（q,4））;

bh（q,5）=polyval（B5,ua（q,5））;

end

fori=1:

5

forq=1:

69

Q（q,i）=Pz（q,i）*bh（q,i）/（1.02*ua（q,i）*7.05）;

end

end

plot（ua（:

4）,Q（:

4）,ua（:

5）,Q（:

5））;

title（'四档五档等速百公里油耗图'）;

xlabel（'ua（km/h）'）;

ylabel（'Qs（L/100km）'）;

三、改变1.3题中轻型货车的主减速器传动比，做出

为5.17、5.43、5.83、6.17、6.33时的燃油经济性—加速时间曲线，讨论不同

值对汽车性能的影响。

Matlab程序：

m1=2000;

m2=1800;

m=3880;

r0=0.367;

gt=0.85;　　　　　　　

f=0.013;　　　　　　　　　

CDA=2.77;　　　

i0=5.83;　　　　　　　

If=0.218;

Iw1=1.798;

Iw2=3.598;

Ig5=[5.562.7691.6441.000.793];

Ig0=[5.175.435.836.176.33];

B=[1326.8-416.4672.379-5.86290.17768;

1354.7-303.9836.657-2.05530.043072;

1284.4-189.7514.524-0.511840.0068164;

1122.9-121.597.0035-0.185170.0018555;

1141.0-98.8934.4763-0.0910770.00068906;

1051.2-73.7142.8593-0.051380.00035032;

1233.9-84.4782.9788-0.0474490.00028230;

1129.7-45.2910.71113-0.00075215-0.000038568;];

n=[8151207161420122603300634033804];

fori=1:

5

fork=1:

8

ua（i,k）=0.377*0.367*n（k）/（Ig0（i）*Ig5（5））;

Ttq（i）=-19.313+295.27.*（n（i）/1000）-165.44.*（n（i）/1000）.^2+40.874.*（n（i）/1000）.^3-3.8445.*（n（i）/1000）.^4;

F5（i,k）=0.013*3880*9.8+2.77.*ua（i,k）^2/21.15;

Pe（i,k）=F5（i,k）*ua（i,k）/（3600*0.85）;

b5（i,k）=B（k,1）+B（k,2）*Pe（i,k）+B（k,3）*Pe（i,k）^2+B（k,4）*Pe（i,k）^3+B（k,5）*Pe（i,k）^4;

end

end

ua1=25;s1=50;

Fa5=0.013*3880*9.8+2.77.*ua1.^2/21.15;

Pe5=Fa5.*ua1/（3600*0.85）;

d1=polyfit（Pe（1,:

）,b5（1,:

）,3）;

ba1=polyval（d1,Pe5）;

d2=polyfit（Pe（2,:

）,b5（2,:

）,3）;

ba2=polyval（d2,Pe5）;

d3=polyfit（Pe（3,:

）,b5（3,:

）,3）;

ba3=polyval（d3,Pe5）;

d4=polyfit（Pe（4,:

）,b5（4,:

）,3）;

ba4=polyval（d4,Pe5）;

d5=polyfit（Pe（5,:

）,b5（5,:

）,3）;

ba5=polyval（d5,Pe5）;

ba=[ba1ba2ba3ba4ba5];

Qa1=Pe5.*ba*50/（ua1*102*7）

ua2=25:

40;

Q2=1+（2*Iw1+4*Iw2）/（m*r0^2）+If*Ig5

（2）.^2*Ig0

（2）^2*gt/（m*r0^2）

Fb5=0.013*3880*9.8+2.77.*ua2.^2/21.15+Q2*m*0.25;

Pb5=Fb5.*ua2/（3600*0.85）;

db1=polyfit（Pe（1,:

）,b5（1,:

）,3）;

bb1=polyval（db1,Pb5）;

db2=polyfit（Pe（2,:

）,b5（2,:

）,3）;

bb2=polyval（db2,Pb5）;

db3=polyfit（Pe（3,:

）,b5（3,:

）,3）;

bb3=polyval（db3,Pb5）;

db4=polyfit（Pe（4,:

）,b5（4,:

）,3）;

bb4=polyval（db4,Pb5）;

db5=polyfit（Pe（5,:

）,b5（5,:

）,3）;

bb5=polyval（db5,Pb5）;

bb=[bb1

bb2

bb3

bb4

bb5];

Pb=[Pb5

Pb5

Pb5

Pb5

Pb5];

Qb=Pb.*bb/（367.1*7）;

fori=1:

5

forj=1:

15

qb（i,j）=Qb（i,j）+Qb（i,j+1）;

end

end

Qb2=sum（qb'）

ua3=40;s2=250;

Fc5=0.013*3880*9.8+2.77.*ua3.^2/21.15;

Pc5=Fc5.*ua3/（3600*0.85）;

dc1=polyfit（Pe（1,:

）,b5（1,:

）,3）;

bc1=polyval（dc1,Pc5）;

dc2=polyfit（Pe（2,:

）,b5（2,:

）,3）;

bc2=polyval（dc2,Pc5）;

dc3=polyfit（Pe（3,:

）,b5（3,:

）,3）;

bc3=polyval（dc3,Pc5）;

dc4=polyfit（Pe（4,:

）,b5（4,:

）,3）;

bc4=polyval（dc4,Pc5）;

dc5=polyfit（Pe（5,:

）,b5（5,:

）,3）;

bc5=polyval（dc5,Pc5）;

bc=[bc1bc2bc3bc4bc5];

Qc3=Pc5.*bc*250/（ua3*102*7）

ua4=40:

50;

Q4=1+（2*Iw1+4*Iw2）/（m*r0^2）+If*Ig5（4）.^2*Ig0（4）^2*gt/（m*r0^2）

Fd5=0.013*3880*9.8+2.77.*ua4.^2/21.15+Q4*m*0.2;

Pd5=Fd5.*ua4/（3600*0.85）;

dd1=polyfit（Pe（1,:

）,b5（1,:

）,3）;

bd1=polyval（dd1,Pd5）;

dd2=polyfit（Pe（2,:

）,b5（2,:

）,3）;

bd2=polyval（dd2,Pd5）;

dd3=polyfit（Pe（3,:

）,b5（3,:

）,3）;

bd3=polyval（dd3,Pd5）;

dd4=polyfit（Pe（4,:

）,b5（4,:

）,3）;

bd4=polyval（dd4,Pd5）;

dd5=polyfit（Pe（5,:

）,b5（5,:

）,3）;

bd5=polyval（dd5,Pd5）;

bd=[bd1

bd2

bd3

bd4

bd5];

Pd=[Pd5

Pd5

Pd5

Pd5

Pd5];

Qd=Pd.*bd/（367.1*7）;

fori=1:

5

forj=1:

10

qd（i,j）=Qd（i,j）+Qd（i,j+1）;

end

end

Qd4=sum（qd'）

ua5=50;s2=250;

Ff5=0.013*3880*9.8+2.77.*ua5.^2/21.15;

Pf5=Ff5.*ua5/（3600*0.85）;

df1=polyfit（Pe（1,:

）,b5（1,:

）,3）;

bf1=polyval（df1,Pf5）;

df2=polyfit（Pe（2,:

）,b5（2,:

）,3）;

bf2=polyval（df2,Pf5）;

df3=polyfit（Pe（3,:

）,b5（3,:

）,3）;

bf3=polyval（df3,Pf5）;

df4=polyfit（Pe（4,:

）,b5（4,:

）,3）;

bf4=polyval（df4,Pf5）;

df5=polyfit（Pe（5,:

）,b5（5,:

）,3）;

bf5=polyval（df5,Pf5）;

bf=[bf1bf2bf3bf4bf5];

Qf5=Pf5.*bf*250/（ua3*102*7）

Qi=0.299;

Qg=（50-25）/3.6/0.36*0.299;

Qg6=[QgQgQgQgQg]

Q=[Qa1

Qb2

Qc3

Qd4

Qf5

Qg6];

Qz=sum（Q）/1075*100

fork=1:

5

fori=1:

3401;

forj=1:

5;

n（i）=i+599;

ua（i,j）=0.377*r0*n（i）./（Ig5（j）*Ig0（k））;

Q（j）=1+（2*Iw1+4*Iw2）/（m*r0^2）+If*Ig5（j）.^2*Ig0（k）^2*gt/（m*（r0）^2）;

end

end

uamax=max（ua）;

uamin=min（ua）;

ua2=uamin

（2）:

uamax

（2）;

n=ua2*Ig0（k）*Ig5

（2）/（0.377*0.367）;

Ttq=-19.313+295.27*（n/1000）-165.44*（n/1000）.^2+40.874*（n/1000）.^3-3.8445*（n/1000）.^4;

Ft2=Ttq*Ig0（k）*Ig5

（2）*0.85/0.367;

F2=0.013*3880*9.8+2.77*ua2.^2/21.15;

a2=（Ft2-F2）./（Q

（2）*m）;

t2=trapz（ua2,1./a2）/3.6;

ua3=uamax

（2）:

uamax（3）;

n3=ua3*Ig0（k）*Ig5（3）/（0.377*0.367）;

Ttq3=-19.313+295.27*（n3/1000）-165.44*（n3/1000）.^2+40.874*（n3/1000）.^3-3.8445*（n3/1000）.^4;

Ft3=Ttq3*Ig0（k）*Ig5（3）*0.85/0.367;

F3=0.013*3880*9.8+2.77*ua3.^2/21.15;

a3=（Ft3-F3）./（Q（3）*m）;

t3=trapz（ua3,1./a3）/3.6;

ua4=uamax（3）:

70;

n4=ua4*Ig0（k）*Ig5（4）/（0.377*0.367）;

Ttq4=-19.313+295.27*（n4/1000）-165.44*（n4/1000）.^2+40.874*（n4/1000）.^3-3.8445*（n4/1000）.^4;

Ft4=Ttq4*Ig0（k）*Ig5（4）*0.85/0.367;

F4=0.013*3880*9.8+2.77*ua4.^